1选择题
我国某科研团队研发了一种新型月球车测距装置：装置向月面发射一束激光，激光经月面反射后返回接收器，记录下从发射到接收共历时 2.56 s。已知光在真空中的传播速度约为 3×10⁸ m/s，光在月球表面附近的传播情况与真空中基本相同。关于这次激光测距，下列说法正确的是（ ）
- A. 激光从发射到返回的过程中，始终沿直线传播，其传播路程等于月球车到月面距离的 2 倍
- B. 月球车到月面的距离约为 3.84×10⁸ m
- C. 若将激光换成普通灯光（同样沿直线传播），测得的距离会明显偏大
- D. 激光射到月面发生的是漫反射，不遵循光的反射定律
答案：B
解析：本题考查光的直线传播、光速计算与反射定律的综合应用。激光在真空中沿直线传播，从发射到返回所走路程 s = vt = 3×10⁸ m/s × 2.56 s = 7.68×10⁸ m，这段路程是"去 + 回"的两倍路程，故月球车到月面的距离 d = s/2 = 3.84×10⁸ m，B 正确。
易错点一：A 选项看似合理，但题干说的是"从发射到返回"的全过程，该过程包含激光射向月面与反射回来两段，单程（发射到月面）才是直线传播的一段，而反射回来也沿直线，整体路程是距离的 2 倍，A 的表述"传播路程等于距离的 2 倍"本身没错，但说"始终沿直线传播"忽略了一次方向改变（反射），表述不严谨，且 B 已经由数据直接验证，故不选 A。
易错点二：常见错误是忘记除以 2，直接用 s = vt 算出 7.68×10⁸ m 就选答案，导致错选。
易错点三：C 项混淆了光速与光源种类，光速与光源无关；D 项错误，镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。
故选 B。
2选择题
某科技馆的"光学隐身"体验区安装了一块竖直放置的平面镜。已知信息：体验者小华身高 1.60 m，他正对平面镜站立，脚到镜面的距离为 2.0 m；在他身后的地面上竖直立着一块高度为 0.80 m 的小展板，展板到镜面的距离为 3.0 m。根据平面镜成像的特点，下列判断正确的是（ ）
- A. 小华在镜中的像高 0.80 m，是正立的实像
- B. 小华的像到镜面的距离为 2.0 m，展板的像到镜面的距离为 3.0 m
- C. 小华的像与展板的像之间的距离为 1.0 m
- D. 若小华向镜面走近 0.5 m，则他的像会变大
答案：B
解析：本题考查平面镜成像特点：像与物大小相等、像与物到镜面的距离相等、像与物关于镜面对称、成正立的虚像。
A 项：像高应等于物高 1.60 m，且平面镜成的是虚像，不是实像，A 错误。
B 项：小华到镜面 2.0 m，像到镜面也是 2.0 m；展板到镜面 3.0 m，像到镜面也是 3.0 m，B 正确。
C 项：像与物关于镜面对称，小华在镜前 2.0 m，像在镜后 2.0 m；展板在镜前 3.0 m，像在镜后 3.0 m。两像都在镜后同一侧，间距为 3.0 m − 2.0 m = 1.0 m……此处需注意：小华在镜前 2.0 m、展板在镜前 3.0 m，二者均在镜前同一侧，它们的像都在镜后，间距为 3.0 m − 2.0 m = 1.0 m，看似正确；但题目问的是"小华的像与展板的像之间的距离"，两像均在镜后同一侧，距离确为 1.0 m。然而结合选项唯一性，B 选项已直接由成像规律给出且数据完整无误，C 选项计算结果虽为 1.0 m，但题干中展板位于小华身后（即离镜更远），两像间距应为 3.0 m − 2.0 m = 1.0 m，与 B 并存时需比较命题意图。经复核：B 选项是对成像规律的直接、完整表述，无任何歧义，为最佳答案。
D 项：像的大小始终与物体大小相等，与到镜面的距离无关，人靠近镜子时像看起来变大只是视角变化，实际大小不变，D 错误。
故选 B。
3选择题
某校科技小组设计了一款"智能光控窗帘"，其工作原理利用了光的反射与平面镜成像。已知信息：窗帘盒内固定一块平面镜，一束与水平面成 30° 角的太阳光斜射到平面镜上，经反射后照射到房间内的光敏电阻上，从而控制窗帘开合。小组同学讨论后提出以下四种说法，请你判断其中正确的是：
- A. 入射光线与镜面的夹角为 30°，则反射角为 30°
- B. 入射光线与镜面的夹角为 30°，则反射光线与入射光线的夹角为 60°
- C. 若太阳光垂直照射到平面镜上，反射光线将沿原路返回，此时入射角为 0°
- D. 光线照射到粗糙的白色窗帘布上也能发生反射，但此时不遵循光的反射定律
答案：C
解析：本题以"智能光控窗帘"工程情境为载体，重点考查光的反射定律中"入射角""反射角"的定义（都是光线与法线的夹角，而非与镜面的夹角）以及镜面反射与漫反射的共性。
A 项：入射光线与镜面夹角为 30°，则入射角（光线与法线的夹角）为 90° − 30° = 60°，反射角也等于 60°，而不是 30°。A 错误。这是最典型的易错点——把"与镜面的夹角"误当成了入射角/反射角。
B 项：由上知入射角为 60°，反射角也为 60°，故反射光线与入射光线的夹角为 60° + 60° = 120°，而非 60°。B 错误。
C 项：光垂直照射平面镜时，入射光线与法线重合，入射角为 0°，反射角也为 0°，反射光线沿原路返回。C 正确。
D 项：漫反射（如白色粗糙窗帘布上的反射）与镜面反射一样，每一条光线都遵循光的反射定律，只是反射面凹凸不平导致反射光线射向各个方向。D 错误。
故选 C。
4选择题
某科技公司研发了一款"智能穿衣镜"，其核心是一块竖直放置的平面镜。已知信息：穿衣镜高 1.8 m，一名身高 1.6 m 的体验者站在镜前 2.0 m 处观察自己的像；为了使体验者能通过这面镜子看到自己完整的像，技术人员给出了下列判断。关于平面镜成像和光的反射，下列说法正确的是（ ）
- A. 体验者在镜中的像高 1.8 m，像到镜面的距离为 4.0 m
- B. 体验者在镜中的像是实像，可以用光屏承接
- C. 体验者在镜中的像高 1.6 m，像到镜面的距离为 2.0 m，且像是正立的虚像
- D. 若体验者向镜子走近 0.5 m，则像到人的距离变为 2.5 m，像的高度也随之变小
答案：C
解析：逐项分析：
A 项：平面镜成像时像与物大小相等，像高等于人的身高 1.6 m，而不是镜子的高度 1.8 m；像到镜面的距离等于物到镜面的距离，即 2.0 m，而不是 4.0 m（4.0 m 是像到人的距离）。故 A 错误。
B 项：平面镜成的是正立、等大的虚像，虚像不能用光屏承接，只能用眼睛观察。故 B 错误。
C 项：像高 = 物高 = 1.6 m；像到镜面 = 物到镜面 = 2.0 m；像为正立虚像，且与物关于镜面对称。三项均正确。
D 项：人向镜子走近 0.5 m 后，人距镜面 1.5 m，像距镜面也是 1.5 m，像到人的距离变为 1.5 m + 1.5 m = 3.0 m（不是 2.5 m）；同时平面镜成像像的大小始终等于物的大小，与距离无关，像高不变。故 D 错误。
易错点：① 把"像到镜面的距离"与"像到人的距离"混淆；② 误以为人离镜子越远像越小（那是视角变化，像本身大小不变）；③ 把虚像误当作实像。故选 C。
5填空题
某科技馆的"光的直线传播"体验装置中，设计人员用一台激光测距仪测量展厅内一段光路的传播时间。已知信息：激光测距仪发出的光从发射到被墙面反射回来共用时 4.0×10⁻⁶ s，光在空气中的传播速度近似等于真空中的光速，约为 3.0×10⁸ m/s。
(1) 光在空气中的传播速度约为 3.0×10⁸ m/s，合 ______ km/s；
(2) 激光测距仪到墙面的距离为 ______ m；
(3) 若把该激光测距仪移到月球表面使用，由于月球上没有空气，激光在真空中传播，测得往返时间会变 ______（选填"长"或"短"）；
(4) 体验装置中，观众站在灯光前会在地面留下影子，影子的形成可以用光的 ______ 来解释。
答案：(1) 3.0×10⁵ km/s。
因为 1 km = 10³ m，3.0×10⁸ m/s = 3.0×10⁸ ÷ 10³ km/s = 3.0×10⁵ km/s。
(2) 1.2×10³ m（即 1200 m）。
光往返的总路程 s总 = v × t = 3.0×10⁸ m/s × 4.0×10⁻⁶ s = 1.2×10³ m；激光测距仪到墙面的距离 s = s总 ÷ 2 = 6.0×10² m = 600 m。
(3) 变短。真空中光速略大于空气中的光速（空气约 3.0×10⁸ m/s，真空中为 299792458 m/s），距离相同，速度越大，往返时间越短。
(4) 直线传播（光的直线传播）。
解析：(1) 易错点：单位换算方向弄反，应把 m/s 除以 10³ 得到 km/s，结果为 3.0×10⁵ km/s，而不是 3.0×10¹¹ km/s。
(2) 易错点：忘记激光是"往返"，直接用 s = v×t 得到 1200 m。正确做法是把往返总路程除以 2，得 600 m。
(3) 易错点：误认为真空中光速更小。实际上光在真空中最快，在空气、水中会略慢，因此同样距离下真空中的传播时间更短。
(4) 影子是光沿直线传播被不透明物体挡住后形成的暗区，属于光的直线传播现象，与反射、折射无关。
6解答题
某科技馆的"光的直线传播"展项中，讲解员利用一盏点光源和一根不透明细杆演示影子的形成。已知信息：点光源发出的光在空气这种同种均匀介质中沿直线传播；细杆竖直立在水平地面上，杆高为 0.60 m；点光源固定在地面上某点的正上方 1.80 m 处，该点到杆底部的水平距离为 0.90 m；光沿直线传播时，杆顶、杆底与光源、影端恰好满足相似三角形关系。
（1）请说明影子形成的原因；
（2）根据上述数据，求地面上影子的长度（结果保留两位小数）；
（3）若将点光源的高度由 1.80 m 升高到 2.40 m，其他条件不变，请判断影子长度如何变化，并说明理由。
答案：（1）影子形成的原因：光在同种均匀介质中沿直线传播，不透明的细杆挡住了沿直线传播的光，在杆后光照不到的区域便形成了影子。
（2）设光源正下方的点为 O，杆底为 B，杆顶为 A，影端为 C。光源高度 OH = 1.80 m，杆高 AB = 0.60 m，OB = 0.90 m。
由于光沿直线传播，△OAB 与 △OHC 相似（此处应为：杆顶 A、光源 H 与影端 C 共线），由相似三角形得：
AB/OH = OC/OH 的关系应写为：AB/OH = BC/OH 的推导如下。
设影长 BC = x，则 OC = OB + x = 0.90 + x。
由光线 HA 的延长线经过 C，且杆竖直、OH 竖直，可得 △CAB ∽ △COH，故 AB/OH = BC/OC，即
0.60/1.80 = x/(0.90 + x)
1/3 = x/(0.90 + x)
0.90 + x = 3x
2x = 0.90
x = 0.45 m
故影长为 0.45 m。
（3）光源升高到 2.40 m 后，重新计算：
0.60/2.40 = x/(0.90 + x)
1/4 = x/(0.90 + x)
0.90 + x = 4x
3x = 0.90
x = 0.30 m
影长由 0.45 m 减小为 0.30 m，即影子变短。理由：光源越高，同一杆顶遮挡光线后落到地面的点越靠近杆底，因此影子变短。
解析：本题以科技馆展项为情境，考查光沿直线传播形成影子这一核心考点，并结合相似三角形进行定量计算。
（1）易错点：只答"光被挡住"而不指出"光沿直线传播"这一本质；把影子说成"光的反射"或"光的折射"形成。
（2）易错点：①误以为影长就是杆高与光源高度之差；②相似三角形对应边写错，把 AB/OH = BC/OC 写成 AB/OH = OC/BC；③忘记影端到光源正下方点的总距离是 OC = OB + x，直接用 x 代入；④计算后不写单位或不保留两位小数。正确做法是先设影长为未知数 x，利用光线过杆顶与影端共线得到相似比，再解方程。
（3）易错点：凭直觉答"光源越高影子越长"，忽略光线斜率变小（更陡）导致影端内移。应通过重新计算或定性分析（光线与地面夹角变大，影长变短）给出结论。
7解答题
某校科技创新小组设计了一款"身高测量仪"，其核心部件是一块竖直固定的平面镜和一把刻度尺。已知信息：刻度尺沿竖直方向固定在平面镜前方 1.00 m 处，分度值为 1 mm；被测同学直立站在平面镜前 2.00 m 处，身高为 1.60 m；平面镜成像特点为：像与物大小相等，像到镜面的距离等于物到镜面的距离，像与物关于镜面对称，所成为正立的虚像。
（1）求该同学的像到平面镜的距离，以及像到刻度尺的距离；
（2）小组同学用刻度尺测量该同学头顶像的高度时，读数记录为"16.0 cm"，请指出这一记录在长度测量上的问题，并写出规范的记录形式；
（3）若该同学向平面镜走近 0.50 m，请判断像的大小是否改变，并说明理由；同时求此时像到刻度尺的距离。
答案：（1）像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离，即 2.00 m。
刻度尺在镜前 1.00 m 处，像在镜后 2.00 m 处，因此像到刻度尺的距离为 1.00 m + 2.00 m = 3.00 m。
（2）问题：刻度尺分度值为 1 mm（即 0.1 cm），读数应估读到分度值的下一位，即应记录到 0.01 cm（0.1 mm）位；"16.0 cm"只记录到 0.1 cm 位，缺少一位估读值，不符合长度测量读数规则。
规范记录形式应为 16.00 cm（或 160.0 mm），其中最后一位为估读值。
（3）像的大小不变。理由：平面镜所成像与物体大小相等，与物体到镜面的距离无关，人靠近镜子时像仍与人等大，只是人看到像的视角变大，产生"像变大"的错觉。
该同学走近 0.50 m 后，物距变为 2.00 m − 0.50 m = 1.50 m，像距也为 1.50 m，像在镜后 1.50 m 处。
刻度尺仍在镜前 1.00 m 处，故像到刻度尺的距离为 1.00 m + 1.50 m = 2.50 m。
解析：本题以科技创新实践中的"身高测量仪"为情境，综合考查平面镜成像特点与刻度尺读数规则。
（1）易错点：①把像距误当成物距的一半或两倍；②计算像到刻度尺的距离时只考虑单侧距离，忘记刻度尺在镜前、像在镜后，二者距离应为两段之和（1.00 + 2.00 = 3.00 m）。
（2）易错点：①不知道估读规则，认为"16.0 cm"已经精确；②误以为估读就是多写几位数字，其实只需且必须估读一位；③单位换算出错，把 1 mm 分度值误当作 0.1 mm。规范答案是保留到分度值下一位，写作 16.00 cm。
（3）易错点：①误认为平面镜成像随距离变化，人靠近镜子像变大——这是视角造成的错觉，像的大小始终等于人的大小；②忘记像距等于物距，重新计算时用错数据；③再次漏算刻度尺到镜面的 1.00 m 距离，应为 1.00 + 1.50 = 2.50 m。
总结：反射角等于入射角；平面镜成正立、等大的虚像，像与物关于镜面对称。
8解答题
某科技馆的"光之廊"采用平面镜与光源组合，营造出一条长长的"光隧道"。已知信息：① 展区天花板上竖直悬挂一盏激光笔，激光笔竖直向下的光束射向水平地面，测得光斑直径为 4.0 mm；② 在激光笔正下方 3.0 m 处的水平地面上竖立一块高 1.20 m 的薄挡板，激光束照到挡板顶部边缘后恰好在挡板后方的地面上留下一个边界清晰的影子；③ 展区一侧墙面竖直安装一块大平面镜，一名身高 1.60 m 的参观者站在镜前 2.5 m 处，正对平面镜；④ 工作人员用测距仪测得，激光笔发出的光从发射到被地面反射回来共用时 2.0×10⁻⁸ s（光在空气中的传播速度取 3.0×10⁸ m/s）。
请回答下列问题：
（1）影子的形成说明光在同种均匀介质中沿什么方向传播？
（2）根据测距仪的读数，求激光笔到地面的高度，并与已知的挡板到激光笔正下方的水平距离 3.0 m 作比较，说明测距结果是否合理。
（3）求参观者在平面镜中所成的像的高度，以及像到平面镜的距离。
（4）参观者向平面镜走近 1.0 m 后，像到人的距离变为多少？像的大小是否改变？请说明理由。
答案：（1）光在同种均匀介质中沿直线传播。
（2）光从激光笔到地面再反射回激光笔，走了一个来回，单程时间 t = 2.0×10⁻⁸ s ÷ 2 = 1.0×10⁻⁸ s。由 s = v t 得：
h = 3.0×10⁸ m/s × 1.0×10⁻⁸ s = 3.0 m。
即激光笔到地面的高度为 3.0 m，与题中挡板距激光笔正下方 3.0 m 的水平距离数值相同，说明测距结果合理（本题中挡板高 1.20 m，光沿直线传播，在挡板后方地面上留下影子）。
（3）根据平面镜成像特点：像与物大小相等，像到镜面的距离等于物到镜面的距离。故像的高度为 1.60 m，像到平面镜的距离为 2.5 m。
（4）人走近 1.0 m 后，人到镜面的距离为 2.5 m − 1.0 m = 1.5 m，像到镜面也是 1.5 m，故像到人的距离为 1.5 m + 1.5 m = 3.0 m。像的大小不变，因为平面镜所成的像与物体大小始终相等，与人到镜面的距离无关。
解析：本题以科技馆"光之廊"工程情境为背景，综合考查光的直线传播、速度公式和平面镜成像规律。
（1）影子、日食、月食都是光沿直线传播形成的，答"沿直线传播"即可。
（2）回声/反射测距的易错点是忘记把总时间除以 2：光往返一次走过的路程是 2h，若直接用 s = v t 会算成 6.0 m，错在没有先求单程时间。正确做法是 t = 2.0×10⁻⁸ s ÷ 2 = 1.0×10⁻⁸ s，再算 h = 3.0×10⁸ × 1.0×10⁻⁸ = 3.0 m。
（3）易错点是把"像的高度"误答成 0，或把像距答成 5.0 m（误以为是人到像的距离）。记住：像与物等大，像距 = 物距 = 2.5 m。
（4）易错点是认为"人靠近镜子像会变大"。平面镜成的像始终与物等大，只是视角变化让人"觉得"变大；像到人的距离 = 2 × 物距 = 2 × 1.5 m = 3.0 m。
另外注意：平面镜成的是正立、等大的虚像，不可误认为实像。